基于解釋結(jié)構(gòu)模型的森林工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的研究

薛 偉，辛 穎，王 悅

(東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150040)

教學(xué)計(jì)劃是高等學(xué)校實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)和基本要求的總體規(guī)劃和實(shí)施方案，是高等學(xué)校教學(xué)改革的總體反映，是高等學(xué)校安排教學(xué)任務(wù)、組織和管理教學(xué)過(guò)程的重要依據(jù)。合理的教學(xué)計(jì)劃是高等學(xué)校教學(xué)工作正常運(yùn)行的前提和根本保證。隨著高等教育事業(yè)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)需求的變化，教學(xué)計(jì)劃在不斷更新和完善，各專業(yè)的課程設(shè)置也在不斷調(diào)整變化，課程設(shè)置作為教學(xué)計(jì)劃的中心內(nèi)容，制約著教學(xué)進(jìn)程、修業(yè)學(xué)期和學(xué)時(shí)分配等教學(xué)計(jì)劃的其它方面，需要對(duì)其進(jìn)行合理的統(tǒng)籌安排。

森林工程是以森林資源建設(shè)與保護(hù)、開(kāi)發(fā)與利用為目的的一門(mén)綜合應(yīng)用性專業(yè)，為合理經(jīng)營(yíng)和有效利用森林資源、保護(hù)森林生態(tài)環(huán)境、推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要的理論依據(jù)［1－2］，也是培養(yǎng)森工企業(yè)管理與技術(shù)人才的搖籃。高校森林工程專業(yè)是由20世紀(jì)50年代的森林工業(yè)專業(yè)和80年代的森林采運(yùn)專業(yè)發(fā)展起來(lái)的［3］，隨著社會(huì)的發(fā)展變化對(duì)森林工程人才提出更高的要求，為了使高等學(xué)校的人才培養(yǎng)和專業(yè)設(shè)置更好地同社會(huì)需要相適應(yīng)，本文運(yùn)用解釋結(jié)構(gòu)模型的思想與方法合理安排課程先后順序，科學(xué)合理地制定森林工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃。

1 森林工程專業(yè)課程結(jié)構(gòu)設(shè)置

1.1 解釋結(jié)構(gòu)模型原理

解釋結(jié)構(gòu)模型［4］(interpretative structural modeling，ISM)是一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，是美國(guó)J.華費(fèi)爾忒教授于1973年提出的，為分析復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的一種分析方法，它將復(fù)雜的系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng) (元素)，結(jié)合矩陣計(jì)算方法、有向圖模型及人們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，借助計(jì)算機(jī)的幫助，最終將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成一個(gè)多級(jí)遞階的結(jié)構(gòu)模型，使眾多元素之間錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系層次化、條理化。

1.2 應(yīng)用ISM設(shè)置森林工程專業(yè)課程結(jié)構(gòu)

1.2.1 確定課程名稱及課程間先行關(guān)系

調(diào)研國(guó)內(nèi)外開(kāi)設(shè)森林工程專業(yè)較早且極富特色高校，確定開(kāi)設(shè)課程名稱及課程間先行關(guān)系調(diào)查表。以黑龍江省開(kāi)設(shè)森林工程專業(yè)的高校相關(guān)教師為調(diào)查對(duì)象，根據(jù)東北林業(yè)大學(xué)森林工程專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)要求、師資力量、教學(xué)條件等因素咨詢相關(guān)專家，共發(fā)放66份問(wèn)卷，回收有效問(wèn)卷58份，統(tǒng)計(jì)出48門(mén)課程 (不含校內(nèi)公共選修課)之間先行關(guān)系，見(jiàn)表1(課程序號(hào)表示課程對(duì)應(yīng)的先行課)。

表1 課程間先行關(guān)系統(tǒng)計(jì)分析Tab.1 Statistical analysis of first relationship between courses

1.2.2 建立鄰接矩陣A和可達(dá)矩陣R

表1中1，2，3，4，5要素與后面的課程沒(méi)有關(guān)聯(lián)，所以在這里暫不考慮。根據(jù)表1中課程之間的先行關(guān)系確定鄰接矩陣A，即表示系統(tǒng)要素間基本二元關(guān)系或直接聯(lián)系情況的方陣，若A=(aij)n×n，Si，Sj為系統(tǒng)中兩個(gè)要素，矩陣中的元素aij=1時(shí)，表示Si對(duì)Sj有直接影響 (矩陣從略)。

可達(dá)矩陣R反映各課程之間的所有先導(dǎo)關(guān)系，包括直接先導(dǎo)關(guān)系和間接先導(dǎo)關(guān)系，計(jì)算公式R=(A+I)r=(A+I)r－1≠ (A+I)r－2≠L≠ (A+I)2≠ (A+I)，Opr≤n－1，運(yùn)用布爾矩陣運(yùn)算法求得可達(dá)矩陣R(矩陣從略)。

1.2.3 區(qū)域劃分

區(qū)域劃分是在可達(dá)矩陣基礎(chǔ)上確定各課程之間是否可達(dá)，并判斷系統(tǒng)中哪些課程是連通的，即有關(guān)系，把系統(tǒng)分為有關(guān)系的幾個(gè)部分或子部分。計(jì)算根據(jù)可達(dá)矩陣R得到各個(gè)因素的可達(dá)集R(Si)與前因集A(Si)的交集，求得共同集合T，T={6，7，9，16}，即為底層要素集合。

判斷它們的可達(dá)集合是否有共同單元，即R(Si)∩R(Sj)≠φ，則表示它們均屬于一個(gè)連通區(qū)域，否則，它們屬于不同連通區(qū)域。

R(6)∩R(7)∩R(9)∩R(16)={43}≠φ。所以該系統(tǒng)屬于一個(gè)連通區(qū)域。

1.2.4 級(jí)間劃分

級(jí)間劃分是將系統(tǒng)中的所有課程，以可達(dá)矩陣作為標(biāo)準(zhǔn)，劃分成不同級(jí) (層)次。對(duì)連通區(qū)域進(jìn)行級(jí)間劃分得最高要素L1={13，24，27，30，31，32，33，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48}。在可達(dá)矩陣R中去掉 L1中要素，進(jìn)行第2級(jí)劃分。

同理得:L2={18，22，28，34，35，36}，L3={6，15，21，23，25，26，29}，L4={8，11，14，19}，L5={7，20}，L6={16，17}，L7={12}，L8={10}，L9={9}。

因?yàn)門(mén)={6，7，9，16}(即最底層要素的集合)，因此經(jīng)過(guò)9級(jí)劃分后，去掉上述9級(jí)中的這些要素，將系統(tǒng)重新劃分為:L1′={13，24，27，30，31，32，33，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48};L2′={18，22，28，34，35，36};L3′={15，21，23，25，26，29};L4′={8，11，14，19};L5′={20};L6′={17};L7′={12};L8′={10};L8'={6，7，9，16}。得到按級(jí)間順序排列的可達(dá)矩陣R'。

1.2.5 建立結(jié)構(gòu)模型圖

根據(jù)可達(dá)矩陣R'依次處理每一級(jí)間課程的前導(dǎo)和后續(xù)關(guān)系，建立解釋結(jié)構(gòu)模型圖，如圖1所示。

圖1 課程設(shè)置解釋結(jié)構(gòu)模型圖Fig.1 Interpretive structural modeling of the curriculum

2 森林工程專業(yè)新教學(xué)計(jì)劃制定

2.1 調(diào)查問(wèn)卷分析

采用調(diào)查問(wèn)卷的形式對(duì)森林工程專業(yè)學(xué)生和教師進(jìn)行抽樣調(diào)查，分析東北林業(yè)大學(xué)森林工程專業(yè)課程設(shè)置現(xiàn)狀。據(jù)調(diào)查，學(xué)生普遍認(rèn)為一些課程內(nèi)容較多，學(xué)時(shí)偏少，實(shí)際操作受限制，例如《運(yùn)籌技術(shù)》、《起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》、《人因工程學(xué)》等應(yīng)適當(dāng)增加學(xué)時(shí);在課程難易程度上，有些課程難度較大被安排學(xué)期較前，當(dāng)時(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力還未達(dá)到與之對(duì)應(yīng)的水平，所以應(yīng)該將其安排在后續(xù)學(xué)期，例如《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》、《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》等課程。

2.2 新教學(xué)計(jì)劃制定

在課程結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化中，堅(jiān)持基礎(chǔ)化、綜合化、素質(zhì)化、能力化和個(gè)性化的人才培養(yǎng)模式的，以“厚基礎(chǔ)，寬口徑”為原則整合課程門(mén)類(lèi)，突出森林工程專業(yè)特色;堅(jiān)持共性與個(gè)性的有機(jī)結(jié)合，充分考慮學(xué)生的基礎(chǔ)、興趣、特長(zhǎng)、能力等方面的差異，充分發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性、潛力和特長(zhǎng);開(kāi)闊學(xué)生的知識(shí)視野，了解國(guó)內(nèi)外學(xué)科前沿狀態(tài)，注重基礎(chǔ)的深度和廣度，加強(qiáng)運(yùn)用，注重實(shí)踐。結(jié)合課程設(shè)置結(jié)構(gòu)模型圖，進(jìn)行如下分析。

2.2.1 按課程類(lèi)型設(shè)置

(1)基礎(chǔ)性課程。對(duì)于理工科學(xué)生，高等工程數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)對(duì)其它課程的學(xué)習(xí)有著不可取代的作用，應(yīng)該從第1～4學(xué)期不間斷學(xué)習(xí)。政治理論等課程應(yīng)該貫穿于第1～6學(xué)期，有利于提高學(xué)生的政治思想和道德修養(yǎng)。

(2)原理性課程。《人因工程學(xué)》在新教學(xué)計(jì)劃中應(yīng)提前安排到第6學(xué)期。

(3)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐性課程。第1～2學(xué)期開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)類(lèi)課程，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。第2～3學(xué)期安排物理實(shí)驗(yàn)、金工實(shí)習(xí)和測(cè)量實(shí)習(xí)，提高和鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力。第4～5學(xué)期安排駕駛實(shí)習(xí)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)和起重機(jī)機(jī)械課程設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的實(shí)踐技能，學(xué)會(huì)把理論應(yīng)用到實(shí)際中。第6學(xué)期安排生產(chǎn)實(shí)習(xí)，使學(xué)生了解所學(xué)專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐，了解自己所學(xué)知識(shí)和能力的不足，在今后的學(xué)習(xí)工作中不斷提高完善。

2.2.2 按課程學(xué)期安排

第1、2、3學(xué)期安排的課程主要是通識(shí)教育課和學(xué)科基礎(chǔ)課，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備，據(jù)調(diào)查，學(xué)生認(rèn)為《工程力學(xué)》實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)較少，新計(jì)劃將適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。第4學(xué)期開(kāi)始以專業(yè)基礎(chǔ)課為主，理論技術(shù)課程相對(duì)集中，據(jù)調(diào)查，學(xué)生認(rèn)為《專業(yè)英語(yǔ)》課程應(yīng)提前，這樣可以較早的掌握專業(yè)中的英語(yǔ)專業(yè)名詞用法，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。第5、6、7學(xué)期主要以專業(yè)選修課為主，學(xué)生根據(jù)自己的興趣、發(fā)展方向自主選擇專業(yè)課程，同時(shí)，設(shè)有課程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，理論與實(shí)際相結(jié)合，使學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)有更深的了解與掌握，學(xué)生也可以通過(guò)開(kāi)討論會(huì)或?qū)W術(shù)研討會(huì)的形式解決學(xué)習(xí)期間遇到的問(wèn)題，互相討論研究學(xué)習(xí)。第8學(xué)期主要是畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)和畢業(yè)實(shí)習(xí)，同時(shí)適當(dāng)開(kāi)展專業(yè)講座，拓展學(xué)生知識(shí)領(lǐng)域，了解當(dāng)前專業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。

2.2.3 計(jì)劃總學(xué)時(shí)及其分配

原計(jì)劃中理論、實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)比例分別為:92.5%、7.5%。而新教學(xué)計(jì)劃除理論和實(shí)驗(yàn)課程外，增加了討論課程，理論、實(shí)驗(yàn)、討論課程學(xué)時(shí)比例分別為:85.3%、11.5%、3.2%。新教學(xué)計(jì)劃中，通識(shí)教育課程約占23.59%，學(xué)科基礎(chǔ)課程占40.85%，專業(yè)課程占9.51%，選修課程占26.05%。

3 結(jié)束語(yǔ)

森林工程作為一門(mén)綜合應(yīng)用性專業(yè)，具有根據(jù)社會(huì)發(fā)展需求不斷調(diào)整自己發(fā)展方向的能力。結(jié)合解釋結(jié)構(gòu)模型及定性分析制定的東北林業(yè)大學(xué)森林工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，通過(guò)對(duì)課程設(shè)置、學(xué)時(shí)分配及學(xué)期安排等教學(xué)內(nèi)容和方法的改進(jìn)，不僅提高了教學(xué)效率、加快教學(xué)進(jìn)程，同時(shí)也使課程設(shè)置更加科學(xué)合理，專業(yè)課程屬性更加明確，有利于學(xué)生對(duì)課程體系邏輯性和系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)，便于學(xué)生對(duì)不同類(lèi)型課程的整體把握，促進(jìn)學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)的理解與掌握，滿足社會(huì)對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。新教學(xué)計(jì)劃在人才培養(yǎng)模式上，實(shí)現(xiàn)了由“知識(shí)型”或“知識(shí)能力型”到“知識(shí)、能力、素質(zhì)型”的轉(zhuǎn)變，對(duì)我國(guó)森林工程專業(yè)人才培養(yǎng)有示范意義，可作為森林工程專業(yè)本科教學(xué)的參考模板，在全國(guó)推廣利用。

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［1］薛 偉，辛 穎，楊鐵濱，等.基于現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的森林工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制定原則［J］.中國(guó)林業(yè)教育，2010，28(3):20－22.

［2］辛 穎，薛 偉，王立海，等.森林工程涉外森林開(kāi)發(fā)復(fù)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)探討［J］.中國(guó)林業(yè)教育，2009，27(3):9－12.

［3］薛 偉，辛 穎，楊鐵濱，等.基于現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的森林工程創(chuàng)新復(fù)合人才培養(yǎng)體系建立［J］.森林工程，2010，26(6):89－91.

［4］Warfield J N.Social Systems:Planning，Policy and Complexity［M］.New York:John Wiley ＆ Sons，1976.